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Niveau Licence Maths 1e ann
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Trace, norme et matrice symétrique

Posté par
Mathsterminal
07-05-17 à 22:31

Bonsoir à tous,

Exercice :
Pour A et B dans Mn(R), on définit (A|B) = Tr(tAB).

1- Montrer que (.|.) est un produit scalaire sur Mn(R). On note N(.) la norme associée.
2- Soit MSn+(R), montrer que N(M) Tr(M).
3- Soit MMn(R), montrer que tMMSn+(R)

Ce que j'ai fais :

1- pas compliqué, j'ai réussi à la faire sans difficulté donc je n'écrirai pas la démonstration car c'est assez long et pas nécessaire pour la suite des questions qui me pose problème. Donc de cette question on note seulement que N(.) est la norme associée

2- On a N(M) qui peut s'écrire comme ceci : N(M)= i1j1  mi,j 2

Et Tr(M)= i1 mi,i

Mais du coup, il est évident que Tr(M) N(M)

Il y a forcément une erreur quelque part je le sais, d'autant plus que je n'ai pas utilisé le fait que M est symétrique mais je ne vois pas quelle propriété ou caractérisation de la matrice symétrique je peux utiliser ici.


Merci d'avance pour vos réponses!

Posté par
Mathsterminal
re : Trace, norme et matrice symétrique 07-05-17 à 22:34

À noter que mi,j sont les coefficients de la matrice M avec i[1,n] et j[1,n]

Posté par
verdurin
re : Trace, norme et matrice symétrique 07-05-17 à 23:24

Bonsoir.
On peut prendre un exemple simple :
M=\begin{pmatrix}a&b\\c&d\end{pmatrix}

On a alors
{}^\text{t}M\cdot M=\begin{pmatrix}a&c\\b&d\end{pmatrix}\cdot \begin{pmatrix}a&b\\c&d\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}a^2+b^2&ac+bd\\ac+bd&c^2+d^2\end{pmatrix}

Donc N(M)=a^2+b^2+c^2+d^2 et Tr(M)=a+d.

Je ne vois aucune raison permettant de dire que a+d\le a^2+b^2+c^2+d^2
On peut, par exemple prendre a=d=1/2 et b=c=0.

Posté par
luzak
re : Trace, norme et matrice symétrique 08-05-17 à 08:05

Bonjour !
N'aurait-on pas N(M)=\sqrt{(M|M)}=\sqrt{\mathrm{tr}(M^TM)} ?
Il faut donc démontrer que \mathrm{tr}(M^TM)\leqslant(\mathrm{tr}(M))^2

Posté par
jandri Correcteur
re : Trace, norme et matrice symétrique 08-05-17 à 21:45

Bonjour,

Il faut écrire M=PDP^{-1} avec Porthogonale et D diagonale à coefficients diagonaux positifs.

On en déduit: ||M||^2=||D||^2\leq Tr(D)^2=Tr(M)^2.

Posté par
verdurin
re : Trace, norme et matrice symétrique 09-05-17 à 00:15

Bonsoir jandri.
Comment fait tu ça avec M=\begin{pmatrix}1&0\\0&-1\end{pmatrix}

Posté par
lionel52
re : Trace, norme et matrice symétrique 09-05-17 à 00:55

Hello, quand tu auras diagonalisé ta matrice ça sera équivalent à montrer que :

\sqrt{a_1^2 + ... + a_n^2} \leq a_1 + ... + a_n avec les ai positis
Ce qui se voit facilement en passant au carré !

Posté par
luzak
re : Trace, norme et matrice symétrique 09-05-17 à 07:49

Bonjour verdurin !
Je crois que tu as "zappé" l'information cachée de l'énoncé (il aurait fallu une \pi R^2\rho\zeta) : l'inégalité est à établir pour les matrices symétriques positives !

Posté par
verdurin
re : Trace, norme et matrice symétrique 09-05-17 à 15:29

Salut luzak.
En effet, je n'avais  pas vu.
Merci



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